L'ouvrage aborde un débat fondamental en astrophysique :la matière noire invisible doit-elle exister pour expliquer le fonctionnement de l'univers comme il le fait, ou les physiciens peuvent-ils expliquer le fonctionnement des choses en se basant uniquement sur la matière que nous pouvons observer directement ? Actuellement, de nombreux physiciens pensent qu'il doit exister quelque chose comme la matière noire pour expliquer les mouvements des étoiles et des galaxies.

"Notre article montre comment nous pouvons utiliser des relations réelles observées comme base pour tester deux modèles différents pour décrire l'univers", a déclaré Francisco Mercado, auteur principal et récent doctorat. diplômé du département de physique et d'astronomie de l'UC Irvine et maintenant chercheur postdoctoral au Pomona College. "Nous avons proposé un test puissant pour faire la distinction entre les deux modèles."

Le test impliquait d’exécuter des simulations informatiques avec les deux types de matière – normale et sombre – pour expliquer la présence de caractéristiques intrigantes mesurées dans de vraies galaxies. L'équipe a publié ses résultats dans les Avis mensuels de la Royal Astronomical Society. .

Les caractéristiques des galaxies découvertes par l'équipe "devraient apparaître dans un univers contenant de la matière noire, mais seraient difficiles à expliquer dans un univers sans elle", a déclaré Mercado. "Nous montrons que de telles caractéristiques apparaissent dans les observations de nombreuses galaxies réelles. Si nous prenons ces données au pied de la lettre, cela réaffirme la position du modèle de matière noire comme étant celui qui décrit le mieux l'univers dans lequel nous vivons."

Ces caractéristiques notées par Mercado décrivent des modèles de mouvements des étoiles et des gaz dans les galaxies qui semblent possibles uniquement dans un univers contenant de la matière noire.

"Les galaxies observées semblent obéir à une relation étroite entre la matière que nous voyons et la matière noire déduite que nous détectons, à tel point que certains ont suggéré que ce que nous appelons la matière noire est en réalité la preuve que notre théorie de la gravité est fausse", a déclaré le co- auteur James Bullock, professeur de physique à l'UCI et doyen de l'École des sciences physiques de l'UCI.

"Ce que nous avons montré, c'est que non seulement la matière noire prédit la relation, mais que pour de nombreuses galaxies, elle peut expliquer ce que nous voyons plus naturellement que la gravité modifiée. J'en ressort encore plus convaincu que la matière noire est le bon modèle."

Ces caractéristiques apparaissent également dans les observations faites par les partisans d’un univers sans matière noire. "Les observations que nous avons examinées - les observations mêmes dans lesquelles nous avons trouvé ces caractéristiques - ont été réalisées par des adeptes des théories sans matière noire", a déclaré le co-auteur Jorge Moreno, professeur agrégé de physique et d'astronomie au Pomona College.

"Malgré leur présence évidente, peu ou pas d'analyses ont été effectuées sur ces caractéristiques par cette communauté. Il a fallu des gens comme nous, des scientifiques travaillant à la fois avec la matière ordinaire et la matière noire, pour entamer la conversation."

Moreno a ajouté qu'il s'attend à ce qu'un débat au sein de sa communauté de recherche suive à la suite de l'étude, mais qu'il pourrait y avoir un terrain d'entente, car l'équipe a également constaté que de telles caractéristiques n'apparaissent dans leurs simulations que lorsqu'il y a à la fois de la matière noire et de la matière normale. matière dans l'univers.

"Au fur et à mesure que les étoiles naissent et meurent, elles explosent en supernovae, qui peuvent façonner les centres des galaxies, expliquant naturellement l'existence de ces caractéristiques", a déclaré Moreno. "En termes simples, les caractéristiques que nous avons examinées lors des observations nécessitent à la fois l'existence de matière noire et l'incorporation de la physique de la matière normale."

Maintenant que le modèle de matière noire de l'univers semble être le principal, la prochaine étape, a expliqué Mercado, consiste à voir s'il reste cohérent dans un univers de matière noire.

"Il serait intéressant de voir si nous pourrions utiliser cette même relation pour distinguer différents modèles de matière noire", a déclaré Mercado. "Comprendre comment cette relation change selon des modèles distincts de matière noire pourrait nous aider à limiter les propriétés de la matière noire elle-même."